大型飞机与复合材料

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1、大型飞机与复合材料复合材料技术是大型飞机研制的关键技术之一，只有充分重视，公道规划，尽早启动预研，突破其和关的关键技术，才能形成对大型飞机研制的有力支撑。研制大型飞机己被列进我国中长期科技发展规划。2007年2月26日，在温总理主持召开的国务院常务会议上，原则批准了大型飞机研制重大科技专项的正式立项，并己于2008年5月11日在沪正式组建“中国商用飞机有限责任公司”具体治理运作此事，这引起了国内外高度的关注。让屮国的大飞机翱翔蓝天，既是国家的意志，也是全国人民的意志，更是儿代航空人多年企盼的梦想。2007年7月8円美国波音飞机公司的B

2、787正式下线，其焦点、亮点和难点主要就是复合材料技术及其应用。飞机性能的不断进步一直与采用性能优异的新材料密切相关，可以说是“一代飞机，一代材料”。研制我国的大型飞机，复合材料无疑将是其关键技术之一，因而形成丫当前人们议论和研发的热门。大型飞机上复合材料的应用大型客机目前突出夸大安全性、经济性、舒适性和环保性，这些性能上的高耍求决定了其对复合材料需求的迫切性和必然性。先进复合材料诞生于20世纪60年代末，大型客机早于20世纪的70年代初就开始了先进复合材料应用的历史进程。1历史与沿革就美国而言，复合材料的应用大致分为4个阶段，首先应

3、用于受力很小的构件，如前缘、门盖、整流罩、扰流板等；第二阶段用于受力较小的部件，如升降舵、方向舵、襟副翼等，己有了一定的规模；第三阶段用于受力较大的部件，如水平尾翼、垂直尾翼、发房等部件，规模己较大，如在B777上用于平尾、垂尾、机身地板梁等处，共用复合材料9.9t，占结构总重的11%;第四阶段，即现阶段,用于机翼、机身等主承力结构，规模己很大。民机不同于军机，军机的复合材料应用军机的复合材料应用上完尾翼马上上机翼、机身，而民机是相隔了20年后才出现大型飞机的复合材料机翼和机身。这段时间一是在发展相关技术，二是在努力降低木钱，使之能与

4、对应的金属结构竞争，条件具备了才由第三阶段迈进第四阶段的应用。从中明显可见应用是由小到大、由少到多、由弱到强,循序渐进，一步一步走过来的，夸大“stepbystep”。再看欧洲的情况。欧洲空中客车产业团体，亦于20世纪70年代中期开始了复合材料应用的进程，走过的路和美国相似，先上舵面，再上尾翼，1978年始研制A320的复合材料垂尾，至1985年完成，实现减重20%。此后A320、A330、A340等机种上均大量使用了复合材料，把复合材料的用量推广到15%左右，此时情况比美国尚有所超出。多年来波音和空客在民机市场上竞争激烈，技术上先进

5、复合材料的应用则是其主要的对峙内容之一，他们要竞争复合材料技术的“霸主”地位。2A380上复合材料的应用空客团体已研制成超大型客机A380,虽推迟进度近2年，但目前已首飞并正式交付航线使用。该机复合材料占25%,主要应用部件包括中心翼、外翼、垂尾、平尾、机身地板梁和后承压框等，仅中心翼盒就用复合材料5.3t,实现减重1.5t，板厚可达45醐，对接主交点处厚达160mm，受载很大。其水平尾翼的大小超过A320的机翼，半展长19m,内装燃油，号称世界上正在飞行的最大复合材料整体油箱。其机身后承压框6.2mX5.5m,上有泡沬塑料充填的加筋

6、，用RE1（树脂膜熔槊）技术成形，号称世界上最大的KF1整体成形构件。机身1型地板梁，跨度近6m，两端固支，受载很大，由口本的JAMCO公司采用创新的拉挤技术制造，拉进往的是预浸料而不是纤维。A380上机身还大量应用丫Glare层板，共用27块达470多in2约占结构总重的3%〜4%,与相应的铝合金板比实现减重25%〜30%，疲惫寿命进步10〜15倍，长达14m的垂尾前缘也拟采用此层板Glare是玻纤增强铝合金层板，国内称作超混杂复合材料，由荷兰Delf大学最先研究开发，已有20多年的历史，较之以前应用的ARALL层板，芳纶增强铝合金

7、层板有更好的双周疲惫性能，且本钱较低，只是比重稍大一些。A380是第一个将复合材料用于受载很大的中心翼盒的大型民机，开创了大型民机上大规模应用复合材料的先河。3B787上复合材料的应用美国波音飞机公司正在研制B787“梦想”飞机，并已于2007年7月8日成功下线，即将首飞并交付航线使用。该机要大幅度减轻结构重量，进步燃油效率20%,所以大量采用丫复合材料。B787共用复合材料占50%左右，考虑到复合材料密度仅为1.6g/cm:i,故全机主要结构均将采用复合材料制成，从外表面看，除机翼、尾翼前缘（防鸟撩）、发动机挂架（防高温）外儿乎看不

8、到金属。主要应用部位包括机翼、机身、垂尾、平尾、发房、地板梁、部分舱门、整流罩等，甚至还乜括了起落架后撑杆、发动机机匣、叶片等部位。应该特别指出这是世界上第一个采用复合材料机翼和机身的大型客机，其应用水平远远超过B777